1500 PLC与INTOUCH通信：数据完整性校验解决方案


参考资源链接：[s7 300和1500与INTOUCH通信配置示例-20200117.doc](https://wenku.csdn.net/doc/6412b708be7fbd1778d48d7d?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. PLC与INTOUCH通信概述

在现代工业自动化系统中，可编程逻辑控制器（PLC）与监控软件如INTOUCH之间的通信是实现有效数据交换和系统监控的关键。本章将简要介绍PLC与INTOUCH通信的基础知识，包括它们在工业自动化中的角色以及通信的基本要求。我们将从PLC与INTOUCH的定义开始，接着探讨它们如何协同工作来实现自动化任务，最后概述在实现这种通信时可能遇到的一些挑战。

## PLC和INTOUCH简介

PLC是一种专用的计算机系统，用于自动化工业控制任务，它能够根据输入信号执行逻辑操作，并相应地输出信号来控制各种类型的机械和生产过程。另一方面，INTOUCH作为一种人机界面（HMI）和SCADA（监控与数据采集）软件，使得操作员能够可视化、控制和监控整个工厂或设施的生产过程。

## 通信的目的和重要性

PLC与INTOUCH通信的主要目的是实现生产过程的实时监控和数据交换。数据的实时性和准确性是确保工业自动化系统高效、稳定运行的关键。良好的通信机制不仅能够提升生产效率，还可以帮助避免潜在的错误和事故。

## 通信面临的挑战

工业环境中可能存在的电磁干扰、网络延迟、硬件故障等因素都可能对通信的可靠性和数据完整性构成威胁。因此，设计通信协议和校验机制以确保数据在传输过程中不受损坏是实现稳定通信的关键步骤。

在下一章节中，我们将深入了解数据完整性的重要性和校验理论基础，为理解PLC与INTOUCH通信的更深层次机制打下坚实基础。

# 2. 数据完整性的重要性与校验理论基础

### 2.1 数据完整性的定义与作用

#### 2.1.1 数据完整性的基本概念

数据完整性是指数据在存储、传输等处理过程中保持其准确、一致和完整的特性。它确保数据的正确性和有效性，是工业通信系统中不可或缺的一部分。在数据处理的任何阶段，都必须考虑数据完整性，以避免由于数据损坏、丢失或错误导致的严重后果。例如，在一个生产线的控制系统中，若因数据不完整导致某个控制命令丢失，可能会引发安全事故或者生产缺陷。

#### 2.1.2 数据完整性在工业通信中的重要性

在自动化控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）和INTOUCH等SCADA（监控与数据采集）系统之间的数据通信是保证生产流程顺利进行的关键。数据完整性保证了从设备到操作员界面的每一条信息都是准确可靠的。这不仅影响到生产效率，更是与安全直接相关，尤其是对于那些高风险的工业环境，如石化、核电等领域。一旦通信中断或数据发生错误，可能会造成巨大的经济损失或人员安全威胁。

### 2.2 数据校验的理论基础

#### 2.2.1 常见的数据校验方法介绍

数据校验的方法很多，各有优势和应用场景。最基本的包括奇偶校验、校验和（Checksum）、循环冗余校验（CRC）等。奇偶校验是最简单的校验方法，通过计算数据中1的个数是奇数还是偶数来检测错误；校验和是将数据的所有字节相加得到一个较短的固定位数的值；而CRC校验是通过一个生成多项式来计算得到一个固定位数的值，它的检测能力比校验和更强。

#### 2.2.2 校验算法的原理分析

校验算法的核心目的是通过添加额外信息来识别数据在传输或存储过程中是否发生了变化。以CRC为例，它利用了数学上的多项式余数原理。当数据传输时，发送方通过生成多项式来计算数据块的CRC值，并将这个值附加到数据块的末尾一同发送。接收方收到数据后，同样使用这个多项式计算接收到的数据块的CRC值，并与发送来的CRC值进行比较。如果两者不一致，就表明数据在传输过程中可能被篡改或损坏。

### 2.3 通信过程中数据完整性的挑战

#### 2.3.1 常见的通信错误类型

在工业通信中，常见的错误类型可以分为两大类：随机错误和突发错误。随机错误是偶尔发生的单比特错误，往往由于电磁干扰等随机因素导致。而突发错误则是连续的多位错误，通常由于线路老化或者物理损伤引起。不同的错误类型需要不同的校验策略来应对，有些校验方法比如CRC对突发错误的检测能力较强。

#### 2.3.2 数据完整性破坏的后果分析

数据完整性一旦被破坏，后果可能十分严重。在生产自动化领域，数据错误可能导致生产停顿、产品质量问题、设备损坏甚至安全事故。例如，一个错误的信号可能会误导PLC执行错误的控制指令，造成生产线上的设备操作不当，甚至引起设备故障。在极端情况下，错误的数据可能被用来做出关键的管理决策，导致更大的经济或安全风险。

在下一章节中，我们将探讨PLC与INTOUCH通信协议的解析，以及如何利用这些协议确保数据在通信过程中的完整性。

# 3. PLC与INTOUCH通信协议解析

## 3.1 PLC与INTOUCH通信协议概述

### 3.1.1 PLC和INTOUCH之间的通信机制

在自动化控制系统中，PLC (Programmable Logic Controller) 是用于控制机械和过程的工业计算机。而INTOUCH是Wonderware公司开发的一套工业自动化监控软件。PLC与INTOUCH之间的通信是通过工业通讯协议实现的，这些协议定义了如何在PLC和INTOUCH之间交换数据。

常见的通信协议有Modbus、Profibus、EtherNet/IP等。以Modbus为例，其工作在OSI模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），它允许设备通过串行通信连接进行数据交换，实现主从模式通信。

对于PLC和INTOUCH之间的通信，通常涉及到网络层和应用层的配置。例如，在以太网环境中，可以采用Modbus TCP协议，它在TCP/IP协议之上实现了Modbus功能，提供了一个可靠的数据传输机制，而INTOUCH可以通过其通讯驱动与之对接。

### 3.1.2 标准通信协议与定制协议的对比

在设计通信协议时，可以选择使用标准化的通信协议，也可以根据特定需求设计定制协议。标